近几十年来,近红外光谱技术得到了极大的发展,并在此基础上衍生了各种各样的近红外光谱仪器。因其定性和定量检测的独特优势,在农业生产、食品安全、石油化工、国家安全等领域被广泛使用。但传统的近红外光谱仪器有着体积较大,功耗较高以及价格昂贵等问题,限制了其应用环境。而MEMS技术的出现让近红外光谱仪器的光学结构得到了极大的优化,使得近红外光谱仪器的微型化得以实现。目前国内自产的微型近红外光谱仪器成本较高,因此研发一款高性价比的近红外光谱仪尤为重要。本课题对近红外光谱分析技术进行了研究,基于近红外光谱分析技术,研制了高速、高精度的数据采集系统,同时基于项目组自主研发的近红外光谱仪,设计和开发了多功能、高性能的近红外微型光谱仪并实现了近红外光谱检测,论文的主要研究内容和成果综述如下:1.介绍了本课题的研究背景,分析了近红外光谱仪研究的意义,并在此基础上阐述了近年国内外微型光谱仪的类型以及发展现状。2.介绍了光谱仪及近红外光谱分析技术的基本原理,近红外光谱分析技术的具体步骤及其优势。3.搭建了探测系统的整体框架,通过采用FPGA+ARM的硬件架构,实现了数据协同处理一体化的集成设计理念。基于近红外微型光谱仪的应用与元器件价格的考量,选用了高云GW1N系列FPGA芯片,滨松公司C14384MA的CMOS光电探测器件,亚德诺公司LTC2368CMS的AD转换器件以及意法半导体STM32系列微处理器。逐步完成了C14384MA的驱动电路设计,并根据CMOS器件输出信号分析设计了LTC2368CMS驱动电路、设计了FPGA配置电路、FPGA时钟电路、微处理器的最小电路系统及其外部设备电路设计和FPGA系统的电源电路设计。4.基于GOWIN软件对FPGA进行开发设计,包括:驱动模块、模拟前端接口模块、数据存储和处理模块以及控制模块。利用Verilog语言编写源文件设计驱动脉冲时序,ModelSim(Questa Sim)等软件进行仿真,最后通过Synplify pro软件生成资源报告。5.将FPGA配置文件下载到FPGA芯片中进行板级验证,通过对大豆光谱的检测验证了光谱仪系统的功能性,实现了光谱仪的微型化。